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0女：欢迎收听我们的Java面试小课堂，上一期我们聊了Java的基础语法，今天我们来深入探讨一下Java的灵魂——面向对象。我们总说Java是面向对象的语言，那这个“面向对象”和另一个常听到的“面向过程”，它俩到底有什么区别呢？
男：问得好，这个问题是理解Java设计哲学的起点。简单来说，它们是两种解决问题的思路。面向过程，就像一个厨师严格按照菜谱做菜，第一步做什么，第二步做什么，一步步执行，关心的是“过程”和“步骤”。而面向对象，则更像一个餐厅老板，他不去关心具体怎么炒菜，而是先想好需要哪些角色，比如厨师、服务员、收银员，然后让这些“对象”各司其职，通过他们之间的协作来完成“招待客人”这个任务。
女：哦，一个关注做事流程，一个关注角色分工。那面向对象有什么好处呢？
男：没错。相比于面向过程，面向对象因为把功能和数据都封装在“对象”里，所以代码的“易维护性”和“易扩展性”都更好。就像餐厅想增加一个“外卖员”的角色，不会影响到厨师和服务员的工作。而且通过“继承”这样的特性，我们可以很方便地复用代码，比如基于“厨师”这个角色，派生出“川菜厨师”、“粤菜厨师”，提高开发效率。
女：那是不是说面向对象就一定比面向过程好呢？
男：这倒不是，它们各有适用场景。面向过程简单直接，适合处理一些不那么复杂的任务。而面向对象更适合构建大型、复杂的系统。很多人有个误区，觉得面向过程性能一定比面向对象高，其实这不绝对，性能更多取决于具体的实现和运行机制，而不是编程范式本身。
女：明白了。那在面向对象编程里，我们第一步就是要创建对象。创建一个对象用的是什么运算符？另外，我们常说的“对象实体”和“对象引用”又有什么不同？
男：创建对象，我们用的是new运算符。new这个动作，会在内存的“堆”区域里，创建一个实实在在的对象实例，也就是你说的“对象实体”。但我们程序里直接操作的，通常是一个“对象引用”，它存储在内存的“栈”区域，就像一个遥控器，指向堆里的那个对象实体。
女：我好像听过一个比喻，说对象实体是气球，对象引用是牵着气球的绳子。
男：这个比喻非常形象！一根绳子可以不系气球（引用为null），也可以系一个气球。而一个气球，可以被很多根绳子系着（一个对象可以有多个引用指向它）。
女：那我们怎么判断两个对象是不是“相等”呢？是比较对象本身，还是比较牵着它的绳子？
男：这就引出了“对象相等”和“引用相等”的区别。用==运算符比较，就是比较“引用相等”，也就是看两根绳子是不是指向同一个气球。而我们通常说的“对象相等”，是想知道两个不同的气球，它们里面的内容（比如颜色、大小）是不是一样的，这就要用equals()方法了。
女：我来举个例子看对不对。String str1 = "hello"; 和 String str3 = "hello";，因为它们都指向字符串常量池里同一个"hello"，所以str1 == str3是true。但String str2 = new String("hello");，这是在堆里新创建了一个对象，所以str1 == str2就是false了。但它们的内容都是"hello"，所以用equals()方法比较都是true。
男：完全正确！理解了这个，==和equals的区别就掌握了。
女：我们创建对象时，会用到构造方法。如果一个类我没有给它写任何构造方法，这个程序还能正常跑吗？
男：完全可以。因为如果你不写，Java编译器会“贴心”地为你提供一个默认的、无参数的构造方法。这就是为什么我们new一个对象时，后面总要跟一对括号。但这里有个小陷阱：一旦你手动添加了任何一个构造方法，比如一个有参数的，那编译器就不再提供那个默认的无参构造方法了。所以，一个好习惯是，如果自定义了有参构造方法，最好也把无参的构造方法也写上，能避免不少坑。
女：原来是这样。那构造方法本身有哪些特点呢？它能被子类重写（override）吗？
男：构造方法有三个很明显的特点：第一，它的名字必须和类名完全相同；第二，它没有返回值，连void都不能写；第三，它在new对象的时候会自动被调用。关于重写，答案是“不能”。构造方法是用来创建对象的，每个类的创建方式都是独特的，子类不能也无需去重写父类的构造方法。但是，构造方法可以被“重载”（overload），也就是说一个类里可以有多个构造方法，只要它们的参数列表不同就行。
女：聊到面向对象，就离不开它的三大特征：封装、继承和多态。您能通俗地解释一下吗？
男：当然。先说“封装”，它就像我们用空调，我们只需要用遥控器（方法）来调节温度、模式，而不需要关心空调内部复杂的电路和零件（属性）。封装就是把对象的内部状态信息隐藏起来，只提供有限的、安全的方法给外部访问。
女-：那“继承”呢？
男：继承，就是“龙生龙，凤生凤”。比如，“狗”和“猫”都继承自“动物”，它们都拥有“吃”和“睡”这些动物的共性。同时，“狗”可以有自己独特的“看家”技能，“猫”有“抓老鼠”的技能。继承让我们可以复用代码，并建立起类与类之间的层次关系。
女：那“多态”呢？这个我感觉最抽象。
男：多态，可以理解为“一种事物，多种形态”。比如，我们说“动物在移动”，对于鸟来说，这个移动是“飞”；对于鱼来说，是“游”；对于狗来说，是“跑”。在代码里，就是父类的引用可以指向子类的对象，比如 Animal animal = new Dog();。当你调用animal.move()这个方法时，程序在运行时会自动去执行Dog类里重写过的那个run()方法。这就是多态，它让我们的代码更灵活，更具有扩展性。
女：讲到继承和抽象，就不得不提“接口”和“抽象类”，它们俩长得挺像，都有抽象方法，都不能被实例化，那它们有什么共同点和区别呢？
男：它们确实有共性，都是为了定义一种“规范”。但它们的设计目的完全不同。抽象类，强调的是“is-a”的关系，是一种所属关系，比如“狗”是一个“动物”，它主要是为了代码复用。而接口，强调的是“has-a”的能力，是一种行为契约，比如“鸟”和“飞机”都能“飞”，它们都可以实现一个Flyable接口，但它俩没什么亲缘关系。
女：所以一个是“你是什么”，一个是“你能做什么”。
男：精辟！另外一个核心区别是，Java里一个类只能继承一个父类（单继承），但可以实现多个接口。所以接口的扩展性更强。还有，从Java 8开始，接口变得更强大了，可以有带方法体的default方法和static方法，这让接口和抽象类的界限变得有些模糊，但它们的设计初衷没变。
女：我们操作对象时，有时需要复制一个对象。我听说有深拷贝和浅拷贝，它们有什么区别？还有个引用拷贝又是什么？
男：这三个概念非常重要。我还是用比喻来解释。“引用拷贝”最简单，Person p2 = p1;，这就相当于你只是多复制了一把p1家的钥匙给了p2，p1和p2进的还是同一个家，操作的是同一个对象。
女：那浅拷贝呢？
男：浅拷贝，就像你买了个新房子（新对象），但房子里的家电（对象内部的引用类型属性），你是直接把旧房子的搬过来了。比如Person对象里有个Address对象。浅拷贝后，新旧两个Person对象是独立的，但它们共享同一个Address对象。你改了新Person的地址，旧的那个也跟着变了。
女：我明白了，这就容易出问题。那深拷贝呢？
男：深拷贝就是彻底的复制。不仅买了新房子，还把所有家电也买了一套一模一样新的。也就是说，不仅Person对象是新的，它里面的Address对象也是新复制出来的。这样，两个Person对象就完全独立，互不影响了。
女：讲得太清楚了！现在我们来聊聊一个特殊的类——Object类。它是所有类的父类，它里面有哪些常见的方法呢？
男：Object类里定义了Java对象最基本的一些行为。比如我们刚才聊到的equals()和hashCode()，还有返回对象运行时类型的getClass()，创建对象副本的clone()，以及用于多线程的wait(), notify(), notifyAll()等等。这些方法是所有Java对象都具备的。
女：刚才我们详细对比了==和equals()。那hashCode()这个方法具体有什么用呢？
男：hashCode()返回的是一个整数，叫哈希码或散列码。它的主要作用，是在像HashSet、HashMap这种基于哈希表的集合中，快速确定一个对象应该存放的位置。
女：那为什么要有hashCode呢？只用equals不行吗？
男：好问题！想象一下，一个HashSet集合里已经有了一万个元素，现在你要新加一个，怎么判断它是不是重复了？如果只用equals，你得把新元素和那一万个旧元素挨个比较，效率太低了。有了hashCode就不一样了，HashSet会先计算新元素的哈希码，然后直接找到对应的位置。如果那个位置上一个元素都没有，那说明肯定不重复，直接放进去就行了。
女：那如果那个位置上已经有元素了呢？
男：如果位置上有元素，说明它们的哈希码可能一样，这时候才会调用equals()方法，来精确判断这两个对象是不是真的相等。所以，hashCode就像一个快速筛选器，它大大减少了equals方法的调用次数，极大地提高了效率。
女：我明白了，先用hashCode粗筛，再用equals精判。那为什么重写equals()的时候，必须也要重写hashCode()方法呢？
男：这是Java里一条非常重要的规定。因为规定了：如果两个对象通过equals()方法判断是相等的，那么它们的hashCode()值必须相同。如果你只重写了equals()，而没重写hashCode()，就会破坏这个约定。比如你把两个内容相同的Person对象放进HashSet，equals认为它们是同一个，但hashCode可能不同，HashSet就会把它们都存进去，这就导致集合里出现了重复元素，程序就出错了。
女：原来如此，它们俩必须“同生共死”。聊完了Object，我们来谈谈另一个非常非常重要的类——String。我们经常听到String、StringBuffer、StringBuilder，它们三者有什么区别呢？
男：这是个经典面试题。它们最核心的区别有三点：第一，可变性。String是不可变的，任何对String的修改，比如拼接，都会产生一个全新的String对象。而StringBuffer和StringBuilder是可变的，它们是在原对象上进行修改，效率更高。
女：那StringBuffer和StringBuilder又有什么区别？
男：区别在于线程安全性。StringBuffer是线程安全的，它的方法都加了synchronized同步锁，适合在多线程环境下使用。而StringBuilder是非线程安全的，但正因为没有锁的开销，它的性能比StringBuffer要高一些。所以，总结一下：操作少量数据用String；单线程下操作大量数据用StringBuilder；多线程下用StringBuffer。
女：你刚才说String是不可变的，这到底是为什么呢？
男：String的不可变性，是Java设计者精心设计的结果。主要有两点：第一，String内部用来存字符串的那个字符数组（在Java 9后是字节数组），被private和final修饰了，外部无法访问，也无法改变它的指向。而且String类本身没有提供任何可以修改这个数组内容的方法。第二，String类本身也被final修饰了，这意味着它不能被继承。这就杜绝了有人通过写一个子类来破坏它的不可变性。
女：设计得真严谨！那我们平时用加号+来拼接字符串，比如"a" + "b"，底层到底发生了什么？是用StringBuilder吗？
